Proses Pembuatan Semen Portland
PendahuluanSemen sudah dikenal sejak zaman dahulu kala, dan mengenai penemuanya kita hanya dapat mereka reka saja. Orang mesir sudah menggunakan semacam semen untuk konstruksi piramida mereka. Orang yunani dan roma menggunakan tuf vulkanik yang dicampur dengan gamping sebagai semen, beberapa bangunan ini masih berdiri sekarang.
Semen Portland
Pada tahun 1824 orang inggris yang bernama Joseph Aspdin, medapatkan paten untuk suatu semen buatan yang dibuat dengan mengkalsinasikan batu gamping argilaseo. Dia menamakan semen ini "portland" karena beton yang dibuat dengan semen ini sangat menyerupai batu bangunan yang terkenal yang terdapat di Pulau Portland, di Inggris. Peristiwa inilah menjadi perintis industri semen dewasa ini. Klinker kasar yang diperoleh dari pembakaran campuran lempung dan batu gamping, atau bahan bahan seperti itu dikenal dengan nama portland, untuk membedakannya dengan semen alam, semen pozolan, atau semen semen lain. Beton dan semen adalah istilah untuk dua barang yang berbeda. Beton adalah batuan buatan yang dibuat dari campuran semen, air, agregat halus dan kasar (biasanya pasir dan batuan kasar), secara terkontrol dengan teliti.
Jenis -jenis Semen Portland
Tipe I. Semen portland biasa (reguler), yaitu produk yang umum digunakan untuk bangunan biasa. Semen ini ada beberapa jenis pula, misalnya semen putih yang kandungan feri oksidanya lebih kecil, semen sumur minyak, semen cepat keras, dan beberapa jenis lain untuk penggunaan khusus.
Tipe II. Semen portland dengan kalor-pengerasan sedang (moderate-heat-of-hardening) atau semen portland tahan sulfat (sulfat-resisting) yang digunakan dalam situasi yang memerlukan kalor hidrasi yang tidak terlalu tinggi atau untuk bangunan beton biasa yang dapat terkena aksi sulfat yang sedang. Kalor yang dilepas pada waktu semen ini mengeras tidak boleh lebih dari 295 J/g sesudah 7 hari dan 335 J/g sesudah 28 hari.
Tipe III. Semen dengan kekuatan awal tinggi (hight-early-strength, HES) yang terbuat dari bahan baku yang mengandung perbandingan gamping silika lebih tinggi dari yang digunakan tipe I, dan penggilingannya pun lebih halus dari pada Tipe I. Semen ini mengandung trikalsium silikat (CS3) lebih banyak daripada semen portland biasa. Hal ini, disamping kehalusannya menyebabkan semen ini lebih cepat mengeras dan lebih cepat mengeluarkan kalor. Jalan yang dibangun dengan semen sejenis ini dapat dipaksa lebih bersifat segera dari pada dengan semen biasa.
Tipe IV. Semen portland kalor rendah (low-heat), persen kandungan C3S dan trikalsium aluminat (C3A) lebih rendah, sehingga pengeluaran kalornya pun lebih rendah. Akibatnya tetrakalsium-aluminoferit (C4AF) lebih tinggi karena adanya Fe2O3 yang ditambahkan untuk mengurangi C3A. Kalor yang dilepas pun tidak boleh lebih dari 250 dan 295 J/g masing masing sesudah 7 dan 28 hari, dan kalor hidrasinya adalah 15 sampai 35 % lebih rendah daripada semen biasa atau HES.
Tipe V. Semen portland tahan sulfat (Sulfate Resisting) adalah semen yang komposisinya atau cara pengolahannya, lebih tahan terhadap sulfat daripada keempat semen lainya. Semen Tipe V ini digunakan bila penerapanya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat. Semen ini mengandung C3A lebih rendah dari ketiga semen lain. akibatnya kandungan C4AF nya lebih tinggi.
Spesifikasi Kimia Semen Portland
Prosedur Pembuatan
Ada dua jenis bahan yang diperlukan untuk membuat semen portland : satu bahan yang mengandung banyak kalsium (bahan kalkareo), misalnya batu gamping, kapur, dan sebagainya, dan satu lagi banyak yang mengandung silika (argilaseo) seperti lempung. Pada masa lalu sebagian besar semen dibuat dari batu gamping argilaseo, yang dikenal sebagai batuan semen (cement rock), yang di Amerika Serikat, New Jersay dan daerah Lehigh di Pensylvania. Disamping bahan bahan alam, beberapa pabrik menggunakan terak tanur tinggi dan kalsium karbonat endapan yang didapatkan sebagai hasil sampingan industri alkali dan ammonium sulfat sintetik. Pasir, bauksit buangan dan bijih besi juga kadang kadang digunakan dalam jumlah kecil untuk mengatur komposisi campuran. Gipsum (4 sampai 5%) ditambahkan untuk mengatur waktu set ( penerasan) semen.
Bahan baku tersebut digiling halus, dicampur, dipanaskan (dibakar), didalam tanur putar sehingga membentuk klinker semen. Untuk senyawa klinker, industri semen biasanya menggunakan singkatan sebagai berikut :
CaO = C MgO = M CO2 = C
SiO = S SO3 = S H2O = H
Al2O3 = A Na2O = N
Fe2O3 = F K2O = K
jadi Ca3SiO5 (3CaO.SiO2) = C3S
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan semen Portland di Amerika Serikat.
Senyawa Klinker
Pada waktu pembakaran berlangsung berbagai reaksi, sperti penguapan air, pengeluaran karbon dioksida, dan reaksi antara gamping dan lempung. Kebanyakan reaksi ini berlangsung pada fase padat, tetapi menjelang akhir proses terjadi peleburan. Pembentukan zat cair bermula pada suhu 1250 C dan agaknya dibawah suhu ini tidak terjadi pembentukan C3S secara berarti. C3S adalah penyusun utama yang memberikan kekuatan pada semen, dan pada waktu pembentukannya gamping bebas yang terdapat berkurang hingga sedikit sekali. Sekitar 20 sampai 30 % reaksi beerlangsung pada fase fluida akhir ini.
Klinker semen dibuat dengan proses basah atau proses kering. Pada kedua proses tersebut penggilingan bahan baku lebih baik dilakukan dalam lingkar tertutup (close Circuit) dari pada lingkar terbuka (open circuit) karena pada cara pertama bagian yang sudah halus di teruskan dan yang masih kasar dikembalikan, sedang dalam cara yang kedua, bahan baku digiling terus sampai kehalusan rata ratanya sudah mencapai tingkat yang dikehendaki. Dalam buku perry disajikan rincian yang lebih lanjut mengenai rangkaian penggilingan dan kebutuhan dayanya. Pada proses basah, yang sebetulnya adalah proses yang lebih tua, tetapi sudah lebih banyak digantikan oleh proses kering, lebih lebih pada pabrik baru, karena lebih hemat energi, sebab pengendalian dan pencampurannya dapat dilakukan dengan teliti.
Reaksi pada pembentukan Klinker
